Встречайте: ошеломительные летательные аппараты будущего

Слыша о беспилотных самолётах, вы, скорее всего, представляете что-то очень полезное или очень пугающее. Но могут ли они иметь эстетическую ценность? Эксперт по автономным системам Раффаэло Д'Андреа разрабатывает летательные аппараты. Его последние проекты раздвигают границы беспилотных полётов: от летающего крыла, способного зависать в воздухе и принимать исходное положение при атмосферных помехах, до самолёта с восемью пропеллерами и армады из крошечных согласованных микроквадрокоптеров.
Будьте готовы к тому, что вас ослепит великолепие фантастической флотилии, которая танцует в воздухе, как рой светлячков, над сценой TED.

Начавшись как невинная забава,

это вот-вот станет
многомиллиардной индустрией.

Наблюдение, мониторинг окружающей среды,
фотография, кино и журналистика —

вот лишь некоторые возможные сферы
применения коммерческих дронов,

а претворение этого в жизнь возможно
благодаря разработкам

в научных центрах по всему миру.

Например, ещё до того,
как воздушная доставка почты

захватила сознание общества,

флот беспилотных летательных аппаратов
построил шестиметровую башню

из полутора тысяч кирпичей

перед зрителями в центре искусства
Frac во Франции.

Ещё несколько лет назад
они начали летать с верёвками.

При помощи привязных тросов

дроны могут достигать высокой скорости
и разгона в очень узком пространстве.

Они также могут автономно
строить натяжные конструкции.

Их навыки позволяют выдерживать нагрузку,

справляться с помехами

и в целом взаимодействовать
с физическими объектами.

Сегодня мы хотим представить
наши новые проекты.

Они призваны раздвинуть границы возможного

для беспилотных полётов.

Сегодня, чтобы система
действовала автономно,

необходимо знать положение
движущихся объектов в пространстве.

В нашей лаборатории ETH в Цюрихе

мы часто используем внешние камеры
для обнаружения объектов,

что позволяет сфокусировать наши усилия

на быстром развёртывании
высокодинамичных заданий.

Но для демоверсий, которые вы увидите,

мы используем новые методы локализации,
разработанные Verity Studios —

ответвлением нашей лаборатории.

Здесь нет внешних камер.

Летательный аппарат использует встроенные
датчики для определения местоположения

и встроенную вычислительную технику
для выбора дальнейших действий.

Внешними остаются
команды высокого уровня —

«взлететь» и «приземлиться».

Это дрон с хвостовой посадкой.

Он нацелен объять необъятное:

как и другие самолёты с неподвижным
крылом, дрон более эффективен

в горизонтальном полёте,
чем вертолёты и другие винтокрылые.

Однако в отличие от большинства
своих собратьев

он может зависать в воздухе,

что даёт огромные преимущества
при взлёте, приземлении

и общей манёвренности.

Но, к сожалению, за всё надо платить.

Слабость дронов с хвостовой посадкой —

в чувствительности к атмосферным
помехам вроде порывов ветра.

Мы работаем над новой системой
управления и алгоритмами,

чтобы решить эту проблему.

Идея в том, чтобы самолёт
восстанавливал положение,

где бы он ни оказался,

и раз от раза улучшал свои
лётно-технические характеристики.

(Аплодисменты)

Хорошо.

В процессе исследования

мы часто задаёмся краеугольными
абстрактными вопросами,

чтобы докопаться до сути.

К примеру, один из таких вопросов —

какой минимум подвижных элементов
необходим для контролируемого полёта?

Есть вполне обоснованные причины,

почему мы задались таким вопросом.

Винтокрылые, к примеру,

завоевали признание как аппараты
с тысячей подвижных элементов,

будто сговорившихся
причинить вам телесные повреждения.

Но выяснилось, что десятки лет назад

умелые пилоты летали на самолётах
с дистанционным управлением

и только двумя подвижными элементами —

пропеллером и хвостовым поворотником.

Недавно мы обнаружили,
что это можно делать всего с одним.

Это моноспиннер —

беспилотник с самой простой в мире
механической системой контроля,

изобретённый несколько месяцев назад.

У него всего один подвижный
элемент — пропеллер.

У него нет ни закрылков,
ни шарниров, ни элеронов,

никаких других приводов
и поверхностей управления.

Только простой пропеллер.

И несмотря на простой механизм,

электронный интеллект дрона
делает большую работу,

чтобы он сохранял устойчивость в полёте
и мог свободно двигаться в пространстве.

Но у него пока нет

изощрённых алгоритмов
дрона с хвостовой посадкой.

И потому, чтобы он полетел,

мне нужно его правильно подбросить.

Но так как вероятность подбросить
его правильно очень мала,

то вместо того, чтобы вы смотрели,

как я пытаюсь это проделать,

мы покажем видео, снятое прошлым вечером.

(Смех)

(Аплодисменты)

Если моноспиннер —
это образец экономности,

то этот аппарат, омникоптер
с восемью пропеллерами, —

это пример избыточности.

Что нам дают все эти излишества?

Обратите внимание,
конструкция очень симметрична,

поэтому для неё не имеет значения
ориентация в пространстве.

Это открывает необыкновенные возможности!

Дрон может двигаться в воздухе

безоотносительно того, где верх, а где низ

и как он вращается.

У дрона свои сложности,

в основном связанные
с взаимодействием потоков

от восьми пропеллеров.

Какие-то из них мы можем смоделировать,
другие обнаруживаются только в полёте.

Давайте посмотрим.

(Аплодисменты)

Если летательные аппараты войдут
в нашу повседневную жизнь,

они должны быть максимально
безопасны и надёжны.

Вот этот беспилотник —

на самом деле два отдельных дрона
с двумя пропеллерами каждый.

Один вращается по часовой стрелке,

а другой — против.

Когда мы их соединяем,

получаем квадрокоптер
с высокими лётными качествами.

Даже если что-то пойдёт не так —

откажет мотор, пропеллеры,
электроника или аккумулятор,

аппарат всё равно сможет лететь,
хоть и в ослабленном режиме.

Мы сейчас это покажем,
выведя из строя одну из его половин.

(Аплодисменты)

Последняя демонстрация —

это исследование искусственного множества.

Огромное число автономных
согласованных объектов

предлагают новую палитру
для эстетического выражения.

Мы купили несколько микроквадрокоптеров,

каждый из которых весит
меньше кусочка хлеба,

и оснастили их нашей системой локализации

и пользовательскими алгоритмами.

Так как каждая единица
знает, где находится,

и управляется автономно,

нет никаких ограничений в их количестве.

(Аплодисменты)

(Аплодисменты)

(Аплодисменты)

Надеемся, то, что мы показали,
поможет вам вообразить

новые революционные роли
летательных аппаратов.

К примеру, вот тот супербезопасный

мог бы стать летающим абажуром на Бродвее.

(Смех)

Реальность такова, что трудно предсказать

влияние новых технологий.

Для людей вроде нас главная награда —
сам процесс работы и радость творчества.

Это постоянное напоминание,

в какой замечательной и волшебной
Вселенной мы живём —

она позволяет умным
изобретательным созданиям

так эффектно и ярко творить.

То, что эти технологии

имеют огромный коммерческий
и экономический потенциал, —

это лишь вишенка на торте.

Спасибо.

(Аплодисменты)